3.5MHz帯マイクロバートアンテナ

概要 †

3.5MHz帯バーチカルアンテナ「マイクロバート」を製作する。
このアンテナはエレメント部が持つ静電容量と、そのCを打ち消すためのコイル
（すなわち同じリアクタンス）で構成される。
また、ラジアルは給電用同軸ケーブルの外皮を使用する。アンテナ本体には芯線しか
接続しない。最適なラジアル長の末端にはRFチョーク（コモンモードチョーク）を挿入し、
そこから先の給電線は任意長となる。
調整は2本のアルミパイプを継いで、全体の長さを伸縮させて行う。
寸法は設計支援シートで計算し、推奨値で製作する事にする。

設計ツール、資料 †

設計支援シート（Excel)
↑外部リンクです。

DL7PEの設計レポート（PDF）

DL7PE Micro Vert Antenna の動作解析について

設計値と組立 †

エレメント †

• 固定エレメント：2m 25Φ
  先端を30mm程切り込む。切り込みは弓ノコで4本入れると咥え込めるようになる。
• 可動エレメント：0.67m 22Φ
  全長1mで、スライドさせて調整する
  
• 咥え込みはホースバンド（サイズ10番）で締め付ける。

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コイル †

• コイルボビン：38Φ塩ビパイプ(VP30＝内径30mm、外径38mm)
• コイル線材：1Φポリウレタン電線
• コイルインダクタンス：61.3μH（計算値）
• コイル巻数：64回 →63回（ほぼ密巻き）
  多めに巻いておいて、Lメータで合わせこみます。ピッチでも変化します。
  
• 耐電力は1φ銅線でおおむね150W程度が目安とか。
  

ラジアル †

• ラジアル長：16.5m 5D2V

コイル部とエレメントの固定 †

• コイル用パイプにVP25を使うとキチキチで入らないと思う。よって、VP30を採用。
  塩ビパイプにはエレメント固定用の貫通穴を開けるが、片方は4mmネジ用に4.5Φを開け、
  反対側はネジの頭とドライバーが通る様に8Φ程度まで広げる。
  
• 3本止めしたうちの一番下のネジは導電グリスを塗布しておく。ここにコイルが繋がる。
  
• リベット止めの方が確実だが、VP30は厚みが結構あるのでリベット止めは厳しいかもしれない。
  

加工、製作 †

• コイル防水
  コイル部にはエポキシ塗付してから、1.5Lペットボトルでカバーをかける予定。
  やらずにとりあえず設置。雨の日の変化を確認する。

RFチョーク †

今回、かなりいろいろと検討している部分。
まず、RFCのインピーダンスZは10KΩ以上を目標にする。（インダクタンス値で455μH）

実はいろいろなサイトを見ると、周波数に関係なく12回巻きという例が多い。
FT240-43に12回ではL=178.5μHになり、1.9MHzではZ=2.1KΩ、3.5MHzではZ=3.9KΩ、
7MHzではZ=7.9KΩになる。
詳細に情報を調べてみると、2つの数字が見つかった。それは、給電線インピーダンス
100倍すなわち「5kΩ以上を目標」というのと、「10KΩ以上を目標」の2つ。
いずれにしても今回製作する3.5MHz用には12Tでは、数字の小さいほうの5kΩすら達成
できない。3.5MHzで5KΩを得るにはL=227μHとなる事から、巻き数に換算すると14Tに
なる。つまり、12Tは7MHz用の例ではないかと予想できる。

RFチョークの近く（エレメントに向かう側）の同軸は、できるだけ直線に配置したほうが良いらしい。
コネクタを下に向けたかったので今は折り返してあるが、それが災いしているのかも。

トロイダルコイルの計算はこちらが便利。
http://jr6bij.hiyoko3.com/coil/calcform001.html

失敗した例（耐電力不足） †

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• FT-144-#77には18回しか巻けなかった。
  
• 100均で買った食品タッパにM-Jを付けて組み込んだ。耐候性が心配。
  

計算値369.36μH、実測355μH（3R5ではZ=7.8KΩ）。少なめで心配だったが、動作的にはOKだった。
50W長時間キーダウンでSWR上昇。30W程度までしか使えません。200WにはFT240は必須。
このように耐電力の面では失敗だったが、特性としてはFBな結果だと思う。30Wであればこのタイプでいけるのでお勧め。
50W求めるのであれば、FT-140-77を使えば、この特性を再現するはず。
43材はどこでも買えるが、77材は扱っていないところが多いかもしれない。

FT240-43で作り直す †

200Wの耐電力を得るには、少なくともFT240を2個使わないと足りないと思われる。
2個直列にする方法と、2個重ねる方法がある。重ねた方が磁気飽和の点で有利。

• FT240-43で10KΩ得るには、455μHで巻き数は20回。
  →RG58Uでは巻ききれない（14Tが限界）
  →2個に分ける（14Tづつの直列、243μH×2＝486μH＝10.7KΩ）
• FT-240-43を2段重ねてRG58Uを巻けるだけ（14T）巻く
  →243μH（Z=5.3KΩ）

どちらも同じ巻き数なので、リングに流れる磁束は同じ。
つまり、磁気飽和を考慮するとどうせ2個使うなら2段にしたほうが耐電力としては有利。

• コアはヤフオクで頒布しているものを入手した。2個で2500円＋送料400円。
  4個買ったので、@1350円。まあまあな値段でした。海外通販を使うともっと安いらしいけど。

&ref(): File not found: "RFC-FT240-43.jpg" at page "3.5MHz帯マイクロバートアンテナ";
直列で10KΩ狙い　→結局使わなかった。なんとなく。
計算値：1個で243.04μH×2＝486.08μH（10.75KΩ）

&ref(): File not found: "RFC-FT240-43-2.jpg" at page "3.5MHz帯マイクロバートアンテナ";
2段重ねで5KΩ狙い　→とりあえず問題なかったが、Zを大きくしたくなった。
計算値：243.04μH（5.38KΩ）

&ref(): File not found: "RFC-FT240-43-3.jpg" at page "3.5MHz帯マイクロバートアンテナ";
結局、テフロン同軸を使って20ターンで作り直した　→SWR特性に不満が残る。
計算値：496μH（11.00KΩ）
※写真は後で追加します。

設置例 †

&ref(): File not found: "MV_Constract.jpg" at page "3.5MHz帯マイクロバートアンテナ"; ステンレス伸縮物干し竿（4mで498円）

VSWR特性 †

実験中 †

Asutek VA-1で測定。（RFCにFT114-77で18Tのを使用時、設置直後）

現在の設置状態 †

天候晴れ。エレメントを多少伸ばした。
RFCはFT-240-43の2段重ねに、テフロン同軸を20Tしたものを使用。
ラジアル同軸はなるべく屋根上に展開するようにした。実験中は壁面に結構垂れ下がって U字型になっていた。
全体的にSWRが高くなってしまった。Zが合わないのは、ラジアル同軸の引き回しの関係と思われる。

VA-1で測定 †

FT-2000Dの内蔵SWRメーターで測定 †

&ref(): File not found: "MV_VSWR_ByFT2000.gif" at page "3.5MHz帯マイクロバートアンテナ";
出力は100W。SWRはおおむね2以下に入っている。FT2K内蔵ATUを併用することでOKとした。
ただし、SWRが下がりきっていないのは気になるので、今後RFCをいじって最良の構成を探す予定。

RFC近傍の同軸引き回しを変更 †

RFCに近い部分の同軸（特にラジアル側）をまっすぐに伸ばして測定しなおした。
FT2000のSWRメーターでは良好な特性。VA-1では高めに出ている。

部品リスト †

• エレメント
  • アルミパイプ　25φ　2m　1本
  • アルミパイプ　22φ　1m　1本
  • ホースバンド　No.10　1個
• コイル
  • 塩ビパイプ　VP30　50cm
  • UEW銅線　1φ　8m
• エレメント＆コイル組み立て
  • ステンレスビス　4mm×40mm　4本
  • ステンレスワッシャ　4mm　6個
  • ステンレスナット　4mm　7個
• ラジアル＆マッチング
  • 同軸ケーブル　5D2V　16.5m
• RFチョーク
  • 同軸ケーブル　RG58U　3m（？）
  • トロイダルリング　FT240-43　2個
  • MJ丸座　2個
  • 食品タッパ（RFCのケース）　1個
• その他
  • 丸型圧着端子　R2-4　3個
  • 導電グリス
  • 自己融着テープ
  • ビニールテープ
  • エポキシ接着剤
  • 2Lペットボトル
  • Uボルト、V座、ナット、ワッシャ（マストに取り付けるため）

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